KR19980042629A - Heater using fluid friction heat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 엔진의 측방 등에 탑재 가능한 가늘고 긴 히터형 구조의 유체 마찰열을 이용한 히터를 제공하는 것이다.The present invention provides a heater using fluid frictional heat of an elongated heater type structure that can be mounted on the side of a vehicle engine.
원통형의 공간에 형성된 발열실(7)내에, 구동축(14)과 일체화되고, 또한 원통형의 외주면을 갖는 원통형의 전단 작용부(15)를 설치한다. 구동축(14) 가공시의 지지 축심과 전단 작용부(15) 가공시의 지지 축심을 동일하게 한다. 바람직하게는 구동축(14)과 전단 작용부(15)를 하나의 막대 형상 소재로 일체적으로 가공한다.In the heat generating chamber 7 formed in the cylindrical space, a cylindrical shearing action portion 15 which is integrated with the drive shaft 14 and has a cylindrical outer peripheral surface is provided. The support shaft core at the time of machining the drive shaft 14 and the support shaft core at the time of the shear action part 15 are made the same. Preferably, the drive shaft 14 and the shear action portion 15 are integrally processed into one rod-shaped material.
Description
본 발명은 점성 유체를 전단에 의해 발열시키며, 방열실내를 순환하는 유체를 가열하여 난방 열원에 이용하는 유체 마찰열을 이용한 히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater using fluid frictional heat that generates viscous fluid by shearing and heats a fluid circulating in the heat dissipation chamber to be used as a heating heat source.
종래에, 일본 특허공개평2-246823호 공보에 차량용 난방 장치에 이용되는 유체 마찰열을 이용한 히터가 개시되어 있다. 이 유체 마찰열을 이용한 히터는 전부 및 후부 하우징이 대향하게 설치된 상태에서 관통 볼트에 의해 체결되고, 내부에 발열실이, 또한 이 발열실의 외주역에 방열실로서의 워터 재킷(WATER JACKET)이 형성되어 있다. 그리고, 순환수가 입구 포트로부터 워터 재킷내에 유입되고, 출구 포트로부터의 외부의 난방 회로로 보내도록 워터 재킷내에서 순환된다. 전부 하우징에는 베어링 장치를 통해 구동축이 회전 가능하게 지지되고, 구동축에는 발열실내에서 회전 가능한 전단 작용부로서의 로터가 고정되어 있다. 발열실의 벽면과 로터의 외면은 상호 근접하는 래버린스 홈을 구성하고, 이 발열실의 벽면과 로터의 외면의 틈에는 실리콘 오일 등의 점성 유체가 개재되어 있다.In the related art, Japanese Patent Laid-Open No. 2-246823 discloses a heater using fluid frictional heat used in a vehicle heating device. The heater using the fluid frictional heat is fastened by a through bolt in a state where the front and rear housings are opposed to each other, a heat generating chamber is formed inside, and a water jacket as a heat dissipating chamber is formed in the outer periphery of the heat generating chamber. have. The circulating water is then introduced into the water jacket from the inlet port and circulated within the water jacket to be sent to an external heating circuit from the outlet port. In all of the housings, the drive shaft is rotatably supported by a bearing device, and a rotor as a shearing action portion rotatable in the heat generating chamber is fixed to the drive shaft. The wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor constitute mutually adjacent labyrinth grooves, and a viscous fluid such as silicone oil is interposed between the wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor.
차량의 난방장치에 설치된 유체 마찰열을 이용한 히터에서는 구동축이 엔진에 의해 구동되면, 발열실내에서 로터가 회전하고, 래버린스 홈부의 점성 유체에 로터의 회전수에 비례한 전단력이 가해지며, 점성 유체가 내부 에너지의 증가와 마찰열에 의해서 발열한다. 이 발열에 의해 온도가 상승한 점성 유체는 워터 재킷내의 순환수와 열교환되고, 가열된 순환수가 난방 회로로 송출되어 차 실내의 난방에 제공된다.In a heater using fluid frictional heat installed in a vehicle heating apparatus, when the drive shaft is driven by the engine, the rotor rotates in the heat generating chamber, and a shear force proportional to the rotational speed of the rotor is applied to the viscous fluid of the labyrinth groove. Heat is generated by the increase of internal energy and frictional heat. The viscous fluid whose temperature has risen by this heat generation is heat-exchanged with the circulating water in the water jacket, and the heated circulating water is sent to the heating circuit and provided for heating in the car interior.
상기 종래의 유체 마찰열을 이용한 히터는 로터가 축길이에게 비하여 직경이 크기 때문에, 로터의 전후면에 있어서 큰 발열량을 확보하고 있고, 축길이는 짧지만 외경이 커지고 있다. 그러나, 현재의 자동차 엔진룸은 여러 기기의 탑재에 의해 극히 협소하여 이 같은 큰 외경은 스페이스상 탑재가 곤한하므로, 엔진의 측방을 따라서 설치 가능한 가늘고 긴 형상의 히터의 개발이 요망되었다.The heater using the conventional fluid frictional heat has a large diameter compared to the shaft length, so that a large amount of heat is secured on the front and rear surfaces of the rotor, and the shaft length is short, but the outer diameter is large. However, the present automobile engine room is extremely narrow by mounting of various devices, and such a large outer diameter is difficult to be mounted in space. Therefore, it has been desired to develop an elongated heater that can be installed along the side of the engine.
본 발명은 이와 같은 종래의 기술에 존재하는 문제점에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은 차량용 엔진 측방 등에 탑재 가능한 가늘고 긴 형상 구조의 유체 마찰열을 이용한 히터를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems existing in the prior art, and an object thereof is to provide a heater using a fluid friction heat of an elongated shape structure which can be mounted on a vehicle engine side or the like.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 특허청구범위 제 1 항 기재의 발명은 발열실과, 상기 발열실에 인접하여 유체를 순환시키는 방열실과, 발열실내에서 구동축에 의해 회전 가능하게 설치된 전단 작용부와, 발열실의 벽면과 전단 작용부의 외면의 틈에 개재되어 전단 작용부의 회전에 의해 발열되는 점성 유체를 갖는 유체 마찰열을 이용한 히터에 있어서, 발열실을 원통형 공간으로 형성하고, 또한, 전단 작용부와 구동축을 일체물로 하고, 상기 전단 작용부의 외면을 구동축의 가공시와 동일한 지지 축심에 의해 원통형으로 가공하여, 발열실과 동축으로 발열실내에 설치한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 further includes a heat generating chamber, a heat dissipating chamber for circulating fluid adjacent to the heat generating chamber, a shear action unit rotatably installed by a drive shaft in the heat generating chamber, and heat generation. A heater using a fluid frictional heat having a viscous fluid interposed between a wall of a seal and an outer surface of a shear acting portion and generating heat by rotation of the shear acting portion, wherein the heat generating chamber is formed into a cylindrical space, and the shear acting portion and the drive shaft are formed. The outer surface of the shearing action portion is formed into a cylindrical body by the same support shaft as in the machining of the drive shaft, and is provided in the heat generating chamber coaxially with the heat generating chamber.
또한, 특허청구범위 제 2 항에 기재된 발명은 발열실과, 상기 발열실에 인접하여 유체를 순환시키는 방열실과, 발열실내에서 구동축에 의해 회전 가능하게 설치된 전단 작용부와, 발열실의 벽면과 전단 작용부의 외면의 틈에 개재되어 전단 작용부의 회전에 의해 발열되는 점성 유체를 가지는 유체 마찰열을 이용한 히터에 있어서, 발열실을 원통형 공간으로 형성하고, 전단 작용부와 구동축을 하나의 막대 형상 소재로부터 일체로 가공하여, 상기 전단 작용부의 외면을 원통형으로 하고, 발열실과 동축에 발열실내에 설치한 것을 특징으로 한다.The invention described in claim 2 further includes a heat generating chamber, a heat dissipating chamber for circulating fluid adjacent to the heat generating chamber, a shear action unit rotatably installed by a drive shaft in the heat generating chamber, and a wall surface and a shearing action of the heat generating chamber. In a heater using a fluid frictional heat having a viscous fluid which is interposed in a gap of an outer surface and generates heat by rotation of a shear action portion, the heat generating chamber is formed into a cylindrical space, and the shear action portion and the drive shaft are integrally formed from one rod-shaped material. The outer surface of the shear action portion is formed into a cylindrical shape, and is disposed in the heat generating chamber coaxially with the heat generating chamber.
따라서, 상기 특허청구범위 제 1 항 및 제 2 항에 기재된 유체 마찰열을 이용한 히터에서는 발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 원통형 외주면의 사이에 틈이 형성되고, 그 틈에서, 점성 유체에 전단 작용부의 회전수에 비례한 전단력이 가해져서, 점성 유체가 내부 에너지의 증가와 마찰열에 의해서 발열한다.Therefore, in the heater using the fluid friction heat according to claims 1 and 2, a gap is formed between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the cylindrical outer circumferential surface of the shear action portion, in which the shear action portion is formed in the viscous fluid. The shear force is applied in proportion to the rotational speed, so that the viscous fluid generates heat due to the increase of internal energy and frictional heat.
또한, 이와 같이 발열실 내부의 공간 및 전단 작용부의 외면이 동시에 원통형으로 형성됨으로써, 유체 마찰열을 이용한 히터를 가늘고 긴 형상으로 할 수 있다.In addition, since the space inside the heat generating chamber and the outer surface of the shear action portion are formed in a cylindrical shape at the same time, the heater using the fluid frictional heat can be made thin and long.
또한, 원통형의 외주면을 갖는 전단 작용부를 구동축과 다른 부품으로 구성하며, 이 전단 작용부를 구동축에 부착하고(예를 들면, 전단 작용부의 축심부에 구동축 압입용 축 구멍을 설치하여, 이 축 구동축을 압입하여 부착한다). 부착된 상태의 전단 작용부를 원통형 발열실내에 설치하는 것이 고려되지만, 이 경우, 전단 작용부의 외주면 가공, 축 구멍 가공, 구동축의 외주면 가공 등의 가공시의 지지 축심이 상이함에 따른 편심이 생기고, 또한, 부착 방법이라든지, 압입 어긋남 등이 생긴다. 이 때문에, 발열실과 전단 작용부의 조립 후의 상태는 원통형의 두 개의 물체가 서로 마주하고 있고, 더우기 축길이가 길기 때문에, 편심에 의하여 발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 원통형 외주면의 접촉이 생기기 쉽다. 따라서, 이 접촉을 피하기 위해서는 틈의 사이즈를 크게 할 필요가 있지만, 틈을 크게 하면, 전단 작용부의 외주면당 유체 발열량이 저하하고, 이 저하를 보충하기 위해서 발열실의 직경이라든지 길이가 크더라도, 유체 마찰열을 이용한 히터의 외형 사이즈가 커지는 문제가 있다.In addition, the shear action portion having a cylindrical outer circumferential surface is constituted by a component different from the drive shaft, and the shear action portion is attached to the drive shaft (e.g., a shaft hole for driving shaft press-fitting is provided at the shaft center portion of the shear action portion, Press-fit). Although it is conceivable to install the shear action part in the attached state in the cylindrical heating chamber, in this case, an eccentricity occurs due to the difference in the support shaft centers during machining of the outer circumference of the shear action part, the machining of the shaft hole, and the machining of the outer circumference of the drive shaft. , An attachment method, or a press-fit shift. For this reason, in the state after assembling the heat generating chamber and the shearing action portion, the two cylindrical objects face each other, and furthermore, the shaft length is long, so that the contact between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the cylindrical outer peripheral surface of the shear action portion is easily caused by the eccentricity. Therefore, in order to avoid this contact, it is necessary to increase the size of the gap. However, when the gap is enlarged, the amount of fluid heat generated per outer peripheral surface of the shear action portion decreases. There is a problem that the outer size of the heater using friction heat increases.
그러나, 특허청구범위 제 1 항에 기재된 발명의 경우는 전단 작용부의 외주면 가공시의 지지 축심과 구동축의 외주면 가공시의 지지 축심이 동일하기 때문에, 상기한 바와 같은 가공시의 어긋남이라든지, 부착 자국이라든지, 압입 어긋남이 없어지기 때문에, 발열실과 전단 작용부의 조립 후의 편심이 작아지고, 발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 외주면과의 틈의 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서, 전단 작용부의 단위 외주 표면적당 점성 유체의 발열량이 대폭 증대하고, 발열실의 직경이라든지 길이를 작게 하여 유체 마찰열을 이용한 히터를 소형화할 수 있다.However, in the case of the invention described in claim 1, since the support shaft center at the time of processing the outer circumferential surface of the shear action portion and the support shaft center at the time of the outer circumferential surface processing of the drive shaft are the same as the above-described misalignment at the time of machining or attachment marks, Since the press-in displacement is eliminated, the eccentricity after assembly of the heat generating chamber and the shearing action portion is reduced, and the size of the gap between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the outer peripheral surface of the shearing action portion can be reduced. Therefore, the amount of heat generated by the viscous fluid per unit outer surface area of the shear action portion is greatly increased, and the heater using the frictional heat of fluid can be miniaturized by reducing the diameter or length of the heat generating chamber.
또한, 특허청구범위 제 2 항에 기재된 발명의 경우는 구동축과 전단 작용부가 하나의 막대 형상 소재로 형성되기 때문에, 이들 외주면은 당연하지만 동일한 지지 축심으로 가공되며, 가공시의 편심이라든지, 부착 자국이라든지, 압입 어긋남이 없어지며, 상기 특허청구범위 제 1 항의 발명의 경우와 같이, 발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 외주면과의 틈의 사이즈를 작게 할 수 있으며, 또한, 전단 작용부의 외주 표면적당 발열량을 대폭 증대시킬수 있어 유체 마찰열을 이용한 히터를 소형화할 수 있다.In addition, in the case of the invention according to claim 2, since the drive shaft and the shear action portion are formed of one rod-shaped material, these outer peripheral surfaces are naturally processed with the same support shaft, and are either eccentricity at the time of processing or attachment marks. In the case of the invention of claim 1, the size of the gap between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the outer circumferential surface of the shear acting portion can be reduced, and the amount of heat generated per outer surface area of the shear acting portion can be reduced. This can greatly increase the size of the heater using fluid friction heat.
또, 특허청구범위 제 2 항의 발명의 경우는 구동축과 전단 작용부의 부착이 없어지고, 양 부품 제작의 간소화, 간이화가 도모되어 비용 감소가 가능하다.In addition, in the case of the invention of claim 2, the drive shaft and the shear action part are eliminated, and both parts can be simplified and simplified, and the cost can be reduced.
특허청구범위 제 3 항의 발명은 전단 작용부 단면 직경과 구동축 단면 직경을 동일하게 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하면, 구동축의 가공과 전단 작용부의 가공이 완전히 일련화되고, 간략화되어, 한층 더 비용 감소가 도모된다.The invention of claim 3 is characterized by equalizing the shearing cross section diameter and the drive shaft cross section diameter. By doing in this way, the process of a drive shaft and the process of a shear action part are fully serialized and simplified, and further cost reduction is attained.
특허청구범위 제 4 항의 발명은 방열실을 발열실의 원통형 벽면의 외주측에만 형성한 것을 특징으로 한다.The invention of claim 4 is characterized in that the heat dissipation chamber is formed only on the outer circumferential side of the cylindrical wall surface of the heat generating chamber.
이와 같이 하면, 발열실의 전후 방향의 벽면 외측 부분에 방열실을 설치하지 않기 때문에, 발열실의 직경을 가늘게 하는 것이 가능하고, 가늘고 긴 유체 마찰열을 이용한 히터를 얻는 데에 적합한 형상이 된다.In this case, since the heat dissipation chamber is not provided in the wall outer surface portion in the front-rear direction of the heat-generating chamber, the diameter of the heat-generating chamber can be made thin, and a shape suitable for obtaining a heater using elongated fluid frictional heat is obtained.
특허청구범위 제 5 항의 발명은 방열실의 한 측면에 난방용 유체를 받아들이는 입구 포트와 출구 포트를 설치한 것을 특징으로 한다.The invention of claim 5 is characterized in that an inlet port and an outlet port for receiving a heating fluid are provided on one side of the heat dissipation chamber.
이와 같이 하는 것에 의해, 입구 포트와 출구 포트의 제조가 용이하게 된다. 또한, 좁은 엔진룸내에서의 난방용 유체의 배관 처리가 용이하게 되며, 차량으로의 탑재성이 향상한다.By doing in this way, manufacture of an inlet port and an outlet port becomes easy. In addition, piping processing of the heating fluid in a narrow engine room becomes easy, and the mountability to a vehicle is improved.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 유체 마찰열을 이용한 히터의 전체 구성을 나타내는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing which shows the whole structure of the heater using the fluid frictional heat which concerns on embodiment of this invention.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 구동축 및 전단 작용부의 가공 설명도.2 is a process explanatory diagram of a drive shaft and a shearing action unit according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 난방 회로도.3 is a heating circuit diagram according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 구동축 및 전단 작용부를 나타내는 도면.4 is a view showing a drive shaft and a shear action unit according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
4:방열실7:발열실4: heat dissipation chamber 7: heat dissipation chamber
7a:발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 외주면의 틈7a: gap between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the outer peripheral surface of the shear action section
8:입구 포트8: Inlet port
9:출구 포트14:구동축9: Outlet port 14: Drive shaft
15:전단 작용부17,18:지지15: shear action 17, 18: support
20:커트24:난방 코일20: cut 24: heating coil
d:구동축의 단면 직경D:전단 작용부의 단면 직경d: Cross section diameter of drive shaft D: Cross section diameter of shear action part
L:전단 작용부의 축길이L: Shaft length of shear action part
이하, 본 발명을 구체화한 실시의 형태를 도 1 내지 도 3에 근거하여 상세히 설명한다. 이 유체 마찰열을 이용한 히터는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통형의 중부 하우징(1)내에 대략 원통형의 실린더 블럭(2)이 압입 혹은 삽입되고, 중부 하우징(1) 및 실린더 블럭(2)의 전부 및 후부에는 가스켓(3A,3B)을 통해 전부 하우징(5) 및 후부 하우징(6)이 접합되어 있다. 실린더 블럭(2)내에서는 발열실(7)이 원통형 공간으로서 형성되어 있다. 또한, 실린더 블럭(2)의 외주면, 즉 발열실(7)의 원통형 벽면의 외주측에는 리브(2a)가 나선 형상으로 돌출되고, 이 리브(2a)가 중부 하우징(1)의 내주면과 접촉하여 나선 형상의 유체 통로가 형성되며, 이 유체 통로가 방열실(4)이 된다. 또, 실린더 블럭(2)으로부터 방열실(4)내로 돌출하고, 방열실(4)내를 순환하는 난방용 유체로서의 순환수와 발열실(7)의 원통형 벽면과의 접촉 면적을 크게 하는 핀을 별도로 설치할 수 있지만, 상기 리브(2a)는 이러한 핀으로서의 기능도 겸용하고 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which actualized this invention is described in detail based on FIG. As shown in Fig. 1, the heater using the fluid frictional heat is pressurized or inserted into the cylindrical central housing 1, and the whole of the central housing 1 and the cylinder block 2 are inserted. The housing 5 and the rear housing 6 are joined to the rear portion through the gaskets 3A and 3B. In the cylinder block 2, the heat generating chamber 7 is formed as a cylindrical space. Further, ribs 2a protrude in a spiral shape on the outer circumferential surface of the cylinder block 2, that is, on the outer circumferential side of the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7, and the ribs 2a come in contact with the inner circumferential surface of the central housing 1 in a spiral manner. A fluid passage in the shape is formed, and this fluid passage becomes the heat dissipation chamber 4. In addition, a pin which protrudes from the cylinder block 2 into the heat dissipation chamber 4 and enlarges the contact area between the circulating water as a heating fluid circulating in the heat dissipation chamber 4 and the cylindrical wall surface of the heat dissipation chamber 7 is separately. Although it can install, the said rib 2a also serves as this pin.
중부 하우징(1)의 외주면의 동일 측면내, 즉, 방열실(4)의 일측면에는 후단에 외부의 난방 회로에서 순환수를 받아들이는 입구 포트(8)가 돌출되며, 전단에 순환수를 난방 회로로 보내는 출구 포트(9)가 입구 포트(8)와 동일 방향으로 돌출되며, 이 입구 포트(8)와 출구 포트(9)는 방열실(40)에 연결되어 있다.In the same side of the outer circumferential surface of the central housing 1, that is, one side of the heat dissipation chamber 4 protrudes an inlet port 8 for receiving the circulating water from an external heating circuit at the rear end, and heats the circulating water at the front end. The outlet port 9 sent to the circuit protrudes in the same direction as the inlet port 8, and the inlet port 8 and the outlet port 9 are connected to the heat dissipation chamber 40.
또한, 전부 하우징(5) 및 후부 하우징(6)에는 축봉장치(10A,10B) 및 베어링 장치(12A,12B)를 통해 구동축(14)이 회전 가능하게 지지되고, 또한, 상기 구동축(14)의 중간 부분은 상기 구동축(14)의 단면 직경(D)보다 약간 큰 단면 직경(D)의 원통형외주면을 가지는 축부가 되며, 이 큰 단면 직경(D)의 측부가 전단 축부가 전단 작용부(15)를 구성한다. 이 전단 작용부(15)는 하나의 막대 모양 소재로 구동축(14)과 일체적으로 절삭 가공되어 형성된 것으로, 그 단면 직경(D)에 비하여 축길이(L)가 크게 형성되어 있다.In addition, the drive shaft 14 is rotatably supported on the housing 5 and the rear housing 6 by way of the shaft rod devices 10A, 10B and the bearing devices 12A, 12B. The middle portion is a shaft portion having a cylindrical outer circumferential surface of a cross-sectional diameter (D) slightly larger than the cross-sectional diameter (D) of the drive shaft (14), the side of the large cross-sectional diameter (D) is the shear shaft portion of the shear action portion (15) Configure The shear action portion 15 is formed by cutting a single rod-like material integrally with the drive shaft 14, and has a larger shaft length L than the cross-sectional diameter D thereof.
또한, 전단 작용부(15) 및 구동축(14)의 양 외주면의 절삭 가공은 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우의 지지(17,18)를 바꾸지 않고 커터(19)를 이동시켜서 일련적으로 행함으로써, 이들 가공시의 지지 축심을 동일하게 한 것이다.In addition, cutting of both outer peripheral surfaces of the shearing action part 15 and the drive shaft 14 is performed by moving the cutter 19 without changing the left and right supports 17 and 18 as shown in FIG. By doing this, the support shaft center at the time of these processes is made the same.
이와 같이 형성된 전단 작용부(15)는 상기와 같이 구동축(14)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 발열실(7)내에 동축으로 설치되고, 발열실(7)의 외주 벽면, 즉 원통형 벽면과 전단 작용부(15)의 원통형 외주면 사이에 약간의 틈(7a)이 형성된다.The shear action portion 15 formed as described above is rotatably supported by the drive shaft 14 as described above, and is coaxially installed in the heat generating chamber 7, and the outer circumferential wall surface of the heat generating chamber 7, that is, the cylindrical wall surface and the front end. A small gap 7a is formed between the cylindrical outer circumferential surfaces of the acting portion 15.
발열실(7)의 원통형 벽면과 전단 작용부(15)의 외주면의 틈(7a)에는 점성 유체로서 실리콘 오일이 개재되어 있다. 이 때, 양자간의 용적 전체에 실리콘 오일을 개재시키면, 발열에 의패 팽창하는 실리콘 오일이 새어 나가기 쉽게 되므로, 공기를 20% 포함시켜 둔다.Silicone oil is interposed between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7 and the gap 7a of the outer circumferential surface of the shearing action portion 15 as a viscous fluid. At this time, when the silicone oil is interposed in the entire volume between them, the silicone oil which expands due to heat generation easily leaks out, so that 20% of air is included.
구동축(14)의 선단부에는 전부 하우징(15)과의 사이에 축봉장치(11)를 사이에 두고 볼트(16)로써 고정된 풀리(28)가 설치되어 있다.The front end of the drive shaft 14 is provided with a pulley 28 fixed with a bolt 16 between the housing 15 and the shaft rod device 11 therebetween.
이 유체 마찰열을 이용한 히터는 엔진의 냉각수를 순환시켜서 방열 또는 난방하는 난방 회로중에 설치되며, 차량용 난방의 보조 열원으로서 이용된다. 즉, 이 유체 마찰열을 이용한 히터를 사용한 차량용 난방 회로는 도 3에 도시하는 바와 같이, 엔진(20)의 출구측에 설치되며, 이 유체 마찰열을 이용한 히터의 출구 포트(9)와 엔진(20)의 입구측에 설치된 순환펌프(21)의 사이에, 라디에이터(22)와 서모 밸브(23)를 직렬로 접속한 직렬 회로와 난방 코일(24)을 접속한 회로가 병렬로 접속되고, 또한, 엔진(20)의 출구측과 순환펌프(21)의 입구측 사이에 서모밸브(25)를 접속한 바이패스 회로가 접속되어 있다. 또한, 서모밸브(23)는 난방용 유체로서의 엔진 냉각수의 온도가 높은 경우에 개방되고, 서모밸브(25)는 이 냉각수의 온도가 낮은 경우에 개방된다. 또한, 난방 코일(23)은 난방시에 개방이 되는 개폐 댐퍼(26)를 통풍로에 구비하고 있다.The heater using the fluid frictional heat is installed in a heating circuit that circulates and cools the cooling water of the engine, and is used as an auxiliary heat source for vehicle heating. That is, the vehicle heating circuit using the heater using the fluid frictional heat is provided at the outlet side of the engine 20 as shown in FIG. 3, and the outlet port 9 and the engine 20 of the heater using the fluid frictional heat are shown. Between the circulation pump 21 provided on the inlet side of the circuit, a series circuit connecting the radiator 22 and the thermo valve 23 in series and a circuit connecting the heating coil 24 are connected in parallel, and the engine The bypass circuit connecting the thermo-valve 25 is connected between the outlet side of the 20 and the inlet side of the circulation pump 21. The thermo valve 23 is opened when the temperature of the engine cooling water as the heating fluid is high, and the thermo valve 25 is opened when the temperature of the cooling water is low. Moreover, the heating coil 23 is equipped with the opening-closing damper 26 which opens at the time of a heating in the ventilation path.
또한, 이 유체 마찰열을 이용한 히터는 도 3에 도시한 바와 같이, 차량용 엔진(20)의 도시하지 않는 크랭크 샤프트와 평행한 측면을 따라서 배치되고, 풀리(28,29), 벨트(30) 및 유체 마찰열을 이용한 히터의 온오프용 전자 클러치(도시하지 않는다)를 통해, 엔진(20)에 의해 회전 구동되도록 구성되어 있다.In addition, the heater using the fluid frictional heat is disposed along a side surface parallel to the crankshaft (not shown) of the vehicle engine 20, as shown in FIG. 3, and the pulleys 28 and 29, the belt 30, and the fluid. It is comprised so that rotation may be driven by the engine 20 via the electromagnetic clutch (not shown) for the on-off of a heater using frictional heat.
상기와 같이 구성된 유체 마찰열을 이용한 히터는 구동축(14)이 풀리(28) 등을 통해 엔진(20)에 의해 구동되면, 발열실(7)내에서 전단 작용부(15)가 회전하기 때문에, 실리콘 오일 등의 점성 유체가 발열실(7)의 원통형 벽면과 전단 작용부(15)의 원통형 외주면의 틈(7a)에서 전단력에 의해 발열된다. 한편, 입구 포트(8)로부터 유입된 난방용 유체로서의 순환수는 방열실(4)내가 나선 형상의 통로로 구성되어 있어서, 단락이라든지 체류를 일으키지 않고 흐르며, 이 사이에 상기 점성 유체의 발열에 의해, 발열실(7)의 원통형 벽면을 통해 충분히 가열되어 출구 포트(9)보다 상기 난방 회로로 보내져 차량용 난방에 제공된다.In the heater using the fluid friction heat configured as described above, when the drive shaft 14 is driven by the engine 20 through the pulley 28 or the like, the shear action part 15 rotates in the heat generating chamber 7, Viscous fluid such as oil is generated by shearing force in the gaps 7a of the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7 and the cylindrical outer circumferential surface of the shearing action portion 15. On the other hand, the circulating water as the heating fluid flowing from the inlet port 8 is constituted by a spiral passage in the heat dissipation chamber 4, and flows without causing a short circuit or retention, and due to the heat generation of the viscous fluid therebetween, It is sufficiently heated through the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7 and sent to the heating circuit rather than the outlet port 9 to be provided for vehicle heating.
또한, 전단 작용부(15)의 외주면과 발열실(7)의 원통형 벽면의 틈(7a)은 전단 작용부(15)가 구동축에 대하여 부착되는 경우에는 가공시의 편심이라든지, 부착시의 부착자국, 압입 어긋남 등의 가공 오차가 생기며, 발열실과 전단 작용부의 부착후의 어긋남이 커지기 때문에, 발열실의 원통형 벽면과 전단 작용부의 외주면의 접촉 등의 간섭 회피를 위해 크게 할 필요가 있지만, 본 실시의 형태와 같이, 전단 작용부(15)와 구동축(14)을 하나의 막대 형상 소재로부터 깎아 내는 경우는 부착시의 부착 자국이라든지 압입 어긋남에 의한 가공 오차가 해소된다. 또한, 전단 작용부(15)의 외주면을 가공할 때의 지지 축심과, 구동축(14)의 외주면을 가공할 때의 지지 축심을 동일하게 하는 것이 당연하게 되며, 이와 같이 함으로써, 상기 가공시의 편심에 의한 가공 오차가 해소된다. 따라서, 본 실시 형태의 유체 마찰열을 이용한 히터에 있어서는 전단 작용부(15)의 외주면과 발열실(7)의 원통형 벽면의 틈(7a)를 작게 하는 것이 가능하게 된다.In addition, the gap 7a between the outer circumferential surface of the shearing action portion 15 and the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7 may be an eccentricity during machining or an adhesion mark during attachment when the shearing action portion 15 is attached to the drive shaft. Since a machining error such as a press-fit shift occurs and a shift after attachment of the heat generating chamber and the shear acting portion becomes large, it is necessary to increase it for avoiding interference such as contact between the cylindrical wall surface of the heat generating chamber and the outer circumferential surface of the shear acting portion, but in the present embodiment As described above, when the shearing action portion 15 and the drive shaft 14 are to be cut out from one rod-shaped material, the machining error due to the attachment marks or the indentation shift at the time of attachment is eliminated. Moreover, it becomes natural to make the support shaft center at the time of processing the outer peripheral surface of the shear action part 15, and the support shaft center at the time of processing the outer peripheral surface of the drive shaft 14 being equal, and by doing in this way, the eccentricity at the time of the said processing The machining error due to this is eliminated. Therefore, in the heater using the fluid frictional heat of this embodiment, the clearance gap 7a of the outer peripheral surface of the shear action part 15 and the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7 can be made small.
그리고, 그 결과로서 유체 마찰열을 이용한 히터의 발열량을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 이 유체 마찰열을 이용한 히터의 발열량(Q)은 점성 유체의 점성 계수를 μ, 전단 작용부(15)의 단면 반경을 R (D/2 와 같다), 발열실(7)의 원통형 벽면과 전단 작용부(15)의 외주면의 틈(7a)의 틈 사이즈를 δ, 각속도를 ω 로 하면,As a result, it becomes possible to significantly improve the amount of heat generated by the heater using the fluid frictional heat. That is, the calorific value Q of the heater using this fluid frictional heat is equal to the viscosity coefficient of the viscous fluid, the cross section radius of the shear action portion 15 is equal to R (D / 2), and the cylindrical wall surface of the heat generating chamber 7. If the gap size of the gap 7a of the outer circumferential surface of the shear action part 15 is δ and the angular velocity is ω,
Q= 2 πμω2R3L/δQ = 2 πμω 2 R 3 L / δ
로 나타난다. 따라서, 틈 사이즈(δ)가 작아지면, 발열량(Q)은 대폭 향상하게 된다.Appears. Therefore, when the gap size δ becomes small, the amount of heat generated Q is greatly improved.
또한, 이 실시의 형태에서는 발열실(7)의 축방향 전후의 벽면 외측에는 방열실을 구성하고 있지 않기 때문에, 반경 방향의 단면적을 크게 할 필요가 없어 축방향에 가늘고 긴 히터를 구성하는데 매우 좋다.In addition, in this embodiment, since the heat dissipation chamber is not formed outside the wall surface before and after the axial direction of the heat generating chamber 7, it is not necessary to enlarge the radial cross-sectional area, and it is very good to comprise a elongate heater in the axial direction. .
또한, 전단 작용부(15)는 하나의 막대 형상 소재로 구동축(14)과 일체로 깎아 내므로써, 전단 작용부(15)를 구동축(14)에 부착하는 기구 및 그 작업이 생략되며, 부품 제작의 간소화, 간이화가 도모되어 비용 감소가 가능하게 된다.In addition, the shear action portion 15 is cut out integrally with the drive shaft 14 by a single rod-shaped material, the mechanism for attaching the shear action portion 15 to the drive shaft 14 and its operation is omitted, manufacturing parts Simplification and simplicity can be achieved, and the cost can be reduced.
또한, 상기 실시의 형태에서는 전단 작용부(15)의 단면 직경(D)를 구동축(14)의 단면 직경(D)에 비하여 약간 큰 직경으로 형성하였지만, 이 단면 직경(D)을 구동축(14)의 단면 직경(D)과 동일 직경으로 하여, 도 4와 같이 양 부품 전체를 통하여 동일 직경으로 구성하면, 가늘고 긴 히터를 형성하는 데에 있어서 적절할 뿐 만 아니라, 전단 작용부(15)의 외주면과 구동축(14)의 외주면을 완전히 동일하게 가공할 수 있게 되어, 보다 한층 더 비용 감속가 가능하다.In addition, in the said embodiment, although the cross-sectional diameter D of the shear action part 15 was formed in diameter slightly larger than the cross-sectional diameter D of the drive shaft 14, this cross-sectional diameter D was formed into the drive shaft 14 If the same diameter as the cross-sectional diameter (D) of the structure, and the same diameter throughout the two parts as shown in Figure 4, not only is it suitable for forming an elongated heater, but also the outer peripheral surface of the shear action portion 15 The outer circumferential surface of the drive shaft 14 can be machined to be exactly the same, so that the cost can be further reduced.
또한, 상기한 바와 같이 구성된 차량용 난방 회로는 난방용 유체로서의 냉각수 온도가 높을 때는 서모밸브(23)가 개방되고, 서모밸브(25)가 폐쇄되며, 냉각수는 라디에이터(22)로 흘러 엔진(20)의 폐열이 외기로 방열된다. 한편, 냉각수의 온도가 낮을 때는 서모밸브(23)가 폐쇄하고, 서모밸브(25)가 개방되며, 냉각수는 라디에이터(22)에 유입되면, 외기로 방열되지 않고 엔진(20)에 귀환된다. 그리고 난방을 필요로 할 때는 난방 코일(24)의 통풍로의 개폐 댐퍼(26)가 열려서 차 실내 공기가 순환되어, 난방 코일(24)에 흐르는 냉각수에 의해 가열된다. 그러나, 엔진(20)의 시동시와 같이 냉각수의 온도가 낮을 때는 냉각수만으로서는 난방 효과가 발휘되지 않기 때문에, 유체 마찰열을 이용한 히터가 구동되며, 이 유체 마찰열을 이용한 히터에 의해 가열된 냉각수가 난방 코일(24)에 이송되고, 순환하는 차 실내의 공기가 가열되도록 구성되어 있다.In addition, in the vehicle heating circuit configured as described above, when the temperature of the cooling water as the heating fluid is high, the thermo valve 23 is opened, the thermo valve 25 is closed, and the coolant flows to the radiator 22 of the engine 20. Waste heat is radiated to the outside air. On the other hand, when the temperature of the cooling water is low, the thermo valve 23 is closed, the thermo valve 25 is opened, and when the cooling water flows into the radiator 22, the cooling water is returned to the engine 20 without being radiated to outside air. And when heating is required, the opening / closing damper 26 of the ventilation path of the heating coil 24 opens, the vehicle interior air circulates, and is heated by the cooling water which flows into the heating coil 24. FIG. However, when the temperature of the coolant is low, such as at the start of the engine 20, since the heating effect is not exerted by the coolant alone, the heater using the fluid frictional heat is driven, and the coolant heated by the heater using the fluid frictional heat is the heating coil. It is comprised so that the air of the inside of a vehicle circulated to and circulated to 24 may be heated.
유체 마찰열을 이용한 히터는 상기한 바와 같은 난방 회로중에 설치되지만, 상기한 바와 같이 엔진(20)의 측면을 따라서 설치되고, 입구 포트(8)와 출구 포트(9)가 이 유체 마찰열을 이용한 히터의 일측면에 돌출되기 때문에, 제조가 용이한 동시에, 좁은 엔진룸내에서의 유체 배관 처리가 용이하고, 차량으로서의 탑재성이 우수하게 된다.The heater using the fluid frictional heat is installed in the heating circuit as described above, but is installed along the side of the engine 20 as described above, and the inlet port 8 and the outlet port 9 are used for the heater using this fluid frictional heat. Since it protrudes on one side, it is easy to manufacture, it is easy to process a fluid piping in a narrow engine room, and the mountability as a vehicle becomes excellent.
본 발명은 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 효과를 발휘한다.Since this invention is comprised as mentioned above, the following effects are exhibited.
특허청구범위 제 1 항 내지 제 5 항의 발명에 의하면, 차량용 엔진룸에 탑재하는데 적절한 가늘고 긴 히터로 할 수 있다. 또한, 전단 작용부의 외주면과 발열실의 원통형 벽면의 틈을 작게 하여 발열량을 대폭 증대시킬 수 있다.According to the invention of claims 1 to 5, it is possible to set it as an elongated heater suitable for mounting in a vehicle engine room. In addition, the gap between the outer circumferential surface of the shear action portion and the cylindrical wall surface of the heat generating chamber can be made small to significantly increase the amount of heat generated.
특허청구범위 제 2 항의 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 제작의 간소화, 간이화가 도모되어 비용 감소가 가능하다,According to the invention of claim 2, in addition to the above effects, the production is simplified and simplified, and the cost can be reduced.
특허청구범위 제 3 항의 발명에 의하면, 전단 작용부와 구동축의 가공의 일련화가 도모되어 한층 더 비용 감소가 가능하게 된다.According to the invention of claim 3, the serialization of the shearing action portion and the drive shaft can be achieved, thereby further reducing the cost.
특허청구범위 제 4 항의 발명에 의하면, 가늘고 긴 히터의 제작이 보다 용이하게 된다.According to the invention of claim 4, the manufacture of the elongated heater becomes easier.
특허청구범위 제 5 항의 발명에 의하면, 난방용 유체의 배관이 용이하게 된다.According to the invention of claim 5, the piping of the heating fluid becomes easy.
Claims (5)
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